Apkures kabeļi: veidi un pielietojums

Apkures kabeļi - īpaša veida kabeļu izstrādājumi, kas apkurei pārveido elektrisko enerģiju siltumā un pilda elektriskās enerģijas uztvērēja, nevis pārvades līnijas funkciju. Apkures kabeļi ievērojami atšķiras no parastajiem kabeļiem un vadiem, kuru mērķis ir pārvadīt elektrisko enerģiju ar vismazākajiem zaudējumiem un ar nelielu sprieguma kritumu visā līnijas garumā (parasti ne vairāk kā 5%).

Sildīšanas kabelis tiek izmantots kā apkures sekcijas, t.i. noteiktā garuma segmentos, un šajā garumā notiek pilnīga pielietotā sprieguma kritums. Tāpēc apkures sadaļa jāuzskata par parasto elektriskās enerģijas uztvērēju (kā vienu no elektrisko sildelementu veidiem).

Kabeļu sildīšanas sekciju garums parasti ir no vairākiem metriem līdz vairākiem simtiem metru.

Apkures kabeļos tiek izmantots pārvadītās enerģijas daļas izkliedes efekts siltuma veidā, kas ir negatīvs parastajiem kabeļiem. Turklāt elektroenerģijas pārvēršana siltumā notiek visoptimālākajā un ekonomiski izdevīgākajā veidā. Pārveidošana ir pabeigta, klusa, neizmantojot papildu vielas (degvielu, oksidētāju).

Apkures kabeļiem ir diezgan attīstīts klāsts, un tos izmanto visdažādākajās instalācijās un ierīcēs. Bet, neskatoties uz to, tie attiecas uz savdabīgiem kabeļu izstrādājumiem, un literatūrā praktiski nav darbu par apkures kabeļu projektēšanu, aprēķināšanu un izmantošanu.

Kabeļu veidi pēc siltuma izkliedes shēmas

Rezistīvā lineārā - apkures kabeļi, kuros siltums tiek atbrīvots Džoula-Lenca efekta dēļ, kad caur sildīšanas serdi iziet elektriskā strāva. Kabelis ir konstruēts tādā veidā, ka apkures kodolā notiek pilnīga pielietotā sprieguma kritums, bet kabeļa elementi nepārkarst virs pieļaujamajām vērtībām.

Apkures sekcijas garums parasti ir no dažiem līdz simtiem metru. Šāda veida kabeļiem var būt viens, divi vai vairāki paralēli sildīšanas serdeņi ar lineāru vai spirālveida formu. Patvaļīga kabeļa griešana visā garumā nav pieņemama.

Karsēšanas laikā pretestīgo lineāro kabeļu siltumspēja nedaudz samazinās, un izmaiņu lielums ir atkarīgs no apkures serdeņa materiāla temperatūras pretestības koeficienta vērtības. Mazākās pretestības izmaiņas vērojamas augstas pretestības sakausējumos (TKr + 0,0001), lielākās varā (TKr + 0,004)

Rezistīvā zonālā apkures kabeļi principā neatšķiras no iepriekšējiem, taču principiāli atšķiras pēc to konstrukcijas. Tajos ir divi paralēli izolēti vadītāji.

Vadītspējīgu vadītāju izolācijā periodiski ir izvietoti “logi”, kas pārvietoti viens no otra ar noteikto soli (parasti apmēram 1 m). Šiem diviem serdeņiem ir uzlikta plānas stieples spole no augstas pretestības sakausējuma.

"Logos" spirāle aizveras uz vadošajiem vadiem, kā rezultātā kabelis attēlo pretestību (rezistoru) komplektu, kas savienots paralēli vadošajiem vadiem. Uz katra no tām ir pilnībā krities pielietotais spriegums. Zonālais kabelis ir ērts ar to, ka to var sagriezt jebkur. Apkures sekcijas minimālais garums ir 1,5 - 2 m.

Maksimālo garumu nosaka vadītspējīgu vadītāju šķērsgriezums un lineārā jauda.Tā kā pretestības zonas kabeļu sildelements ir izgatavots no augstas pretestības sakausējumiem, to jauda praktiski nav atkarīga no temperatūras, tāpēc tos sauc arī par pastāvīgiem barošanas kabeļiem.

Pašregulējoši kabeļi ir dizains, kas daļēji līdzīgs pretestības zonas kabeļu dizainam. Tajos ir arī divi paralēli vadītāji, bet nav izolēti. Diriģenti ir vai nu ievietoti polimēru vadošā matricā, vai arī savienoti caur spirālveida polimēru vadītspējīgiem pavedieniem.

Pašregulācijas efekts tiek panākts sakarā ar to, ka kabeļa degvielas elements, kas izgatavots no polimēru vadoša materiāla, karsējot ievērojami palielina tā pretestību. Vadītspējīga polimēra Tcr vērtība sasniedz 0,05-0,075, t.i., 12-18 reizes vairāk nekā vara.

Indukcijas apkures kabeļi to konstrukcijā tie satur feromagnētiskus elementus, un ap feromagnētiskajiem elementiem apvedvada veidā ir izvietoti vadītspējīgi izolēti vadītāji, kas izraisa mainīgu magnētisko plūsmu kodolā. Siltuma izdalīšanās efekts tiek panākts gan pateicoties rezistīvajiem zudumiem tinumā, gan rezistīvajiem zaudējumiem kodolā, ko rada inducētās strāvas.

To un citu zaudējumu attiecību nosaka kabeļa dizains. Zaudējumi kodolā var būt 80-20% no kopējiem kabeļa zudumiem. Pirmajā gadījumā zaudējumi tinumā ir nelieli, un tas ir nedaudz sakarsēts pašu zaudējumu dēļ, kas ļauj iegūt ievērojami lielāku lineāro jaudu salīdzinājumā ar pretestības kabeļiem.

Cauruļvadu sildīšanas metodi, izmantojot "SKIN efektu", var uzskatīt arī par vienu no induktīvā kabeļa iespējām. Šajā gadījumā indukcijas tinuma lomu spēlē izolēta serde ar lielu šķērsgriezumu, un induktora loma ir tērauda caurule, kurā atrodas šī serde. Siltumu ģenerē gan serdē, gan caurulē inducēto virpuļstrāvu dēļ.

Apkures kabeļu lietojumi

Ierīces, kurās tiek izmantoti apkures kabeļi, var krasi atšķirties pēc izmēra, darba temperatūras un siltuma jaudas. Tāpēc apkures kabeļu pielietojuma klāsts ir ļoti plašs.

Apsildāmas drēbes, segas, pledi - elektriskās segas un segas, apsildes spilventiņi, apsildāmi sēdekļi, apsildāmas drēbes un apavi. Parasti viņiem ir maza jauda (10 - 50 W) un darba temperatūra, kas ir droša cilvēkiem, t.i. ne augstāk kā 50 ° C. Šajā grupā var ietilpt mazjaudas mājsaimniecības sildītāji: zīdaiņu pārtikas sildītāji, ledusskapju atkausētāji, kas izmanto sildīšanas kabeļus.

Telpu apkures sistēmas - tajos sildīšanas kabeļi tiek izmantoti kā kurināmā elements, vairāk vai mazāk vienmērīgi sadalīti pa telpas platību. Vajadzības gadījumā kabeļus var uzstādīt uz sienām un griestiem. Labākais kabeļu uzstādīšanas veids attiecībā uz siltuma pārnesi, siltuma uzkrāšanu, drošību un drošumu ir kabeļa uzstādīšana cementa seguma biezumā, kas novietots zem dekoratīva grīdas seguma.

Temperatūra uz apsildāmās virsmas parasti ir 22 - 26 ° C, bet var sasniegt 35 ° C. Grīdas apkures sistēmu īpatnējā jauda mainās diapazonā no 70 līdz 150 W / m². Uzglabāšanas sistēmu jauda ir līdz 200 W / m². Sistēmas kopējai jaudai var būt ļoti plašas robežas: no 100 vatiem līdz desmitiem un simtiem kilovatu.

Atledošanas sistēmas ietvēm, atvērtām kāpnēm, rampām. Tāpat kā iepriekšējā gadījumā, kabeļi tiek likti betona pamatnes biezumā. Šīs sistēmas darbojas tikai laikā, kad sniegs nokrīt uz šo priekšmetu virsmas vai veidojas ledus.

Apkures sistēmu īpatnējā jauda atvērtām virsmām svārstās diapazonā no 200-350 W / kv.m. Sistēmas kopējā jauda svārstās no vairākiem līdz desmitiem simtu kilovatu.

Tas ietver arī pretapledošanas sistēmas sporta objektiem (futbola laukumi, skrejceliņi, hipodromi, tenisa korti), bīstamiem lielceļu posmiem (pacelšanās, nolaišanās, asiem pagriezieniem), skrejceļiem. Šo sistēmu īpatnējā sildīšanas jauda var sasniegt 500W / kv.m, bet kopējā jauda - vairākus megavatus.

Jumta atledošanas sistēmas kalpo, lai novērstu: ūdens plūsmas ceļu aizsērēšanu ledū, lāsteku veidošanos un sniega un ledus noņemšanu no bīstamām vietām. Apkures kabeļi tiek novietoti gar ūdens plūsmas ceļiem, notekcaurulēs, dzegas, ūdens lielgabalos, ielejās un krustojumos.

Šajās sistēmās izmantotajiem apkures kabeļiem parasti ir lineārā jauda 25 vati vai vairāk uz metru. Sistēmas kopējā jauda ir atkarīga no konkrētās ēkas jumta konstrukcijas un izmēra un svārstās no 1-2 līdz vairākiem simtiem kilovatiem.

Temperatūra pretapledošanas sistēmu virsmā, ja nav sniega un ledus, un pie negatīvas apkārtējās vides temperatūras parasti ir +5 - 7 ° C. Sniega un ledus kušanas laikā virsmas temperatūra ir tikai daļa no pakāpes, kas pārsniedz 0 ° C. Ja apkārtējā temperatūra ir augstāka par + 5 ° С, pretapledošanas sistēmas tiek izslēgtas kā nevajadzīgas.

Apkures sistēmas cauruļvadiem un tvertnēm. Cauruļvadu sistēmas ir garas un sazarotas, un to sildīšanai vispiemērotākie ir apkures kabeļi. Praksē, kā likums, ir divu veidu apkures sistēmas - novērš sasalšanu un uztur caurules temperatūru virs normālas (virs + 20 ° C). Abu veidu sistēmu galvenais mērķis ir kompensēt siltuma zudumus no caurules (vai tvertnes) vidē.

Apkures sekcijas ir uzstādītas uz caurules (tvertnes) augšpusē un kopā ir noslēgtas ar siltumizolāciju. Cauruļvadu apkures sistēmu lineārā jauda parasti ir 10-60 W / m. Sistēmas kopējā jauda ir atkarīga no cauruļvada garuma.Tvertņu sildīšanas sistēmu īpatnējā jauda ir 10-80 uz 1 kv.m. Apsildāmā virsma, un kopējā ir atkarīga no tvertnes lieluma.

Antifrīza sistēmu mērķis ir novērst ledus aizbāžņu veidošanos un cauruļvadu plīsumus, tāpēc pietiek ar to, lai caurulē uzturētu + 5 ° C. Temperatūras uzturēšanas sistēmas var ļoti atšķirties nepieciešamajā caurules (tvertnes) temperatūrā: +40 ir pietiekami, lai transportētu eļļu un daudzus ūdens šķīdumus. ° C, un bitumenam nepieciešama 160–180 ° C.

Apkures sistēmas tehnoloģiskām iekārtām Tie izceļas ar ļoti dažādiem mērķiem, nepieciešamajām temperatūrām, īpašajām spējām un tiek izstrādāti, pamatojoties uz individuālu pieeju.